KR101006265B1 - Screw Spindle Flowmeter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계 중 스크류 스핀들 유량계에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 스크류의 1회전 시 유량계에서 발생하는 펄스 신호를 증가시키기 위하여 2개의 근접센서를 90도 위상 각으로 배치함으로써 90도 위상차이의 2개의 신호를 획득하고 이를 조합하여 4채배하여 4배의 주파수 신호를 획득하는 구성과, 3개의 근접센서를 0도와 240도와 480도에 위치시켜 120도 위상차이의 3개의 신호를 획득하고 이를 조합하여 6채배하여 6배의 주파수 신호를 획득하는 구성으로, 유량계에 취부되는 센서의 수를 증가시키는 뿐만 아니라 센서의 위치를 일정한 각도로 취부함으로써 채배가 가능하도록 하여 유량계의 출력펄스 수를 증가시켜 유량측정의 정밀도를 향상시키는 것에 그 특징이 있다.The present invention relates to a screw spindle flow meter of the flow meter for measuring the flow rate of the fluid, and more particularly, by placing two proximity sensors at a 90 degree phase angle to increase the pulse signal generated by the flow meter at one rotation of the screw Acquire two signals with 90-degree phase difference, combine them, and quadruple to obtain four times the frequency signal, and place three proximity sensors at 0 degrees, 240 degrees, and 480 degrees, and three signals with 120 degrees phase difference. And obtain 6 times frequency signal by combining 6 times by combining them.In addition to increasing the number of sensors attached to the flowmeter, the output pulse of the flowmeter can be collected by mounting the position of the sensor at a certain angle. It is characterized by increasing the number to improve the accuracy of the flow measurement.

유량계, 스크류 기어, 근접센서, 위상 각 Flow meter, screw gear, proximity sensor, phase angle

Description

스크류 스핀들 유량계{Screw Spindle Flowmeter}Screw Spindle Flowmeter

본 발명은 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계 중 스크류 스핀들 유량계에 관한 것으로, 스크류의 1회전 시 유량계에서 발생하는 펄스 신호를 증가시키기 위하여 2개의 근접센서를 90도 위상 각으로 배치함으로써 90도 위상차이의 2개의 신호를 획득하고 이를 조합하여 4채배하여 4배의 주파수 신호를 획득하는 구성과, 3개의 근접센서를 0도와 240도와 480도에 위치시켜 120도 위상차이의 3개의 신호를 획득하고 이를 조합하여 6채배하여 6배의 주파수 신호를 획득하는 구성을 제공하여 유량계에 취부되는 센서의 수를 증가시키는 뿐만 아니라 센서의 위치를 일정한 각도로 취부함으로써 채배가 가능하도록 하여 유량계의 출력펄스 수를 증가시켜 유량측정의 정밀도를 향상시키는 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw spindle flow meter of a flow meter for measuring a flow rate of a fluid. The 90 degree phase difference is achieved by arranging two proximity sensors at a 90 degree phase angle to increase the pulse signal generated by the flow meter at one rotation of the screw. It acquires two signals of and combines them to obtain 4 times the frequency signal by combining 4 times and 3 proximity sensors are placed at 0 degree, 240 degree and 480 degree to acquire 3 signals with 120 degree phase difference. Combination of 6 times to obtain 6 times the frequency signal to increase the number of sensors attached to the flowmeter, as well as to mount the position of the sensor at a certain angle so that the number of output pulses of the flowmeter increases To improve the accuracy of flow measurement.

종래 스크류 스핀들 유량계로는 도 1에서 도시한 바와 같이 스크류 타입의 기어(1)를 사용하며 유체의 흐름에 따라서 회전하게 되며, 근접센서(2)에 스크류의 산이 접근하거나 멀어짐에 따라서 펄스신호를 발생시키는 것으로, 스크류 기어(1)의 나사산은 각도 0도에서 근접센서(2)에 가장 근접하게 되어 온(ON) 신호를 발생시키고, 180도에서 가장 멀어지게 되어 오프(OFF) 신호를 발생시키며, 다시 360도 회전시 각도 0도의 위치에 오게 되어 온(ON) 신호를 발생시키는 구성으로, 스크류의 1회전 시 1개의 펄스를 발생시키게 되며 스크류의 회전속도는 유체의 유속에 비례하여 변화한다.A conventional screw spindle flow meter uses a screw type gear 1 as shown in FIG. 1 and rotates according to the flow of fluid, and generates a pulse signal as the acid of the screw approaches or moves away from the proximity sensor 2. The screw thread of the screw gear 1 is closest to the proximity sensor 2 at an angle of 0 degrees to generate an ON signal, and to be farthest at 180 degrees to generate an OFF signal. It is a configuration that generates an ON signal when it comes to the position of the angle of 0 degrees when rotated 360 degrees again, and generates one pulse during one rotation of the screw, and the rotation speed of the screw changes in proportion to the flow velocity of the fluid.

일반적으로 유량의 측정은 마이크로프로세서 및 전자회로로 구성된 주파수 계수기에 의해 출력펄스의 주파수를 측정하여 이를 유량으로 환산하여 유량을 계측하는 장치이다.In general, the measurement of the flow rate is a device for measuring the flow rate by measuring the frequency of the output pulse by a frequency counter composed of a microprocessor and an electronic circuit and converting it into a flow rate.

스크류 스핀들 유량계에서 출력되는 펄스신호의 주파수는 유량에 따라서 변화하는데, 예로 측정 가능한 최대 유량 100%에서 초당 1000펄스의 신호가 출력되면 유량 50%에서는 초당 500 펄스의 출력을 가지고, 1%에서는 초당 10 펄스의 출력을 가지게 된다.The frequency of the pulse signal output from the screw spindle flowmeter changes according to the flow rate.For example, if a pulse of 1000 pulses per second is output at the maximum measurable flow rate of 100%, the flow rate is 500 pulses per second at 50% flow rate, and 10 per second at 1%. It will have a pulse output.

주파수 계수기에서 1초의 주기 내에 입력되는 출력펄스의 수를 카운터하여 주파수를 산정하게 된다.The frequency is counted by counting the number of output pulses input within one second of the frequency counter.

유량 100%에서는 초당 1000 펄스를 출력하며 주파수 계수기의 셈플링 시작과 끝 시간과 출력펄스와의 위상차이에 의해 1펄스에 해당하는 양자화 오차가 발생할 수 있으며 이때 양자화 오차는 0.1%에 해당된다.At 100% flow rate, 1000 pulses are output per second, and the quantization error corresponding to one pulse may occur due to the phase difference between the start and end times of the frequency counter and the output pulse. At this time, the quantization error corresponds to 0.1%.

그러나 유량 1%에서는 초당 10 펄스의 출력을 가지며 1초의 주기에서 측정하면 양자화 오차가 10%로 증가하는 문제점이 있었다.However, at 1% flow rate, there is a problem that the output of 10 pulses per second and the quantization error increases to 10% when measured in the period of 1 second.

상기의 문제점을 해결하기 위해 주파수 계수기에서 고정적인 셈플링 주기를 사용하지 않고 가변적인 셈플링 주기를 사용한다.In order to solve the above problem, a variable sampling period is used instead of a fixed sampling period in the frequency counter.

낮은 유량에서는 셈플링 주기를 높은 유량에 비해 10배 이상 증가시켜 측정 하는데, 예로 1% 유량을 10초 주기의 셈플링을 통하여 펄스를 카운터하면 100 펄스가 카운터되며 이때 양자화 오차는 1%로 감소하게 된다.At low flow rate, the sampling period is increased by more than 10 times compared to the high flow rate.For example, if 1% flow rate is countered through 10-second sampling, 100 pulses are countered, and the quantization error is reduced to 1%. do.

그러나 상기 종래기술은 높은 유량 및 낮은 유량의 측정시 셈플링 주기를 변화시키면서 측정하는 경우 측정결과의 출력시간이 변화되는 문제점이 있었고, 이로 인하여 정확한 유체의 유량을 측정할 수 없다는 문제점이 있다.However, the prior art has a problem that the output time of the measurement result is changed when measuring while changing the sampling cycle during the measurement of the high flow rate and low flow rate, there is a problem that can not measure the exact flow rate of the fluid.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양자화 오차를 감소시키기 위한 방법으로 스크류 1회전 시 많은 펄스를 가지게 함으로써 정밀도를 향상시킬 수 있는데, 스크류 유량계의 스크류가 1회전 시에 발생시키는 펄스의 수를 증가시키기 위하여 센서 수를 증가시켜서 출력신호의 4채배 혹은 6채배가 가능하도록 센서의 취부위치를 선정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and as a method for reducing the quantization error can be improved by having a large number of pulses in one rotation of the screw, the number of pulses generated by the screw of the screw flow meter at one rotation The purpose of the present invention is to provide a method of selecting a mounting position of a sensor such that four or six times the output signal can be increased by increasing the number of sensors in order to increase.

본 발명은 유량계에 취부되는 센서의 수를 증가시키고 채배가 가능한 위치에 취부함으로써 유량계의 출력펄스 수를 증가시켜 유량측정의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of increasing the number of sensors attached to the flowmeter and mounting the position where the drainage is possible to increase the output pulse number of the flowmeter to improve the accuracy of the flow measurement.

본 발명은 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계 중 스크류 스핀들 유량계에 관한 것으로, 상세한 설명은 첨부되는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The present invention relates to a screw spindle flow meter of the flow meter for measuring the flow rate of the fluid, a detailed description will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 유량계에 근접센서 2개가 구비된 평면도이고, 도 3은 본 발명 유량계의 90도 위상 각에 근접센서를 구비한 펄스신호도이며, 도 4는 본 발명 유량계에 근접센서 3개가 구비된 평면도이고, 도 5는 본 발명 유량계의 120도 위상 각에 근접센서를 구비한 펄스신호도이며, 도 6은 본 발명 유량계에 근접센서 3개가 구비된 구성도이다.Figure 2 is a plan view of the flow meter with two proximity sensors of the present invention, Figure 3 is a pulse signal diagram having a proximity sensor at a 90-degree phase angle of the flow meter of the present invention, Figure 4 is a flow meter with three proximity sensors of the present invention 5 is a pulse signal diagram having a proximity sensor at a 120 degree phase angle of the flow meter of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram of three flow sensors of the present invention.

본 발명은 도 2에서 도시한 바와 같이 스크류 기어(1)와 근접센서를 2개 즉,센서A(3)와 센서B(4)로 사용한 평면도로서, 센서의 위치는 센서A(3)를 0도에 위치시키고 센서B(4)의 경우 센서A(3)에서 450도 즉 90도 위상을 가지는 위치시킨 구성이다.As shown in FIG. 2, the present invention is a plan view using two screw gears 1 and two proximity sensors, namely, sensor A 3 and sensor B 4, and the position of the sensor is 0. The sensor B 4 is positioned at 450 degrees or 90 degrees in the sensor A 3.

이 경우 즉, 90도 위상 각도에 센서를 위치시키는 경우 스크류 기어(1)가 1회전 시 발생하는 펄스신호는 도 3에서 도시한 바와 같다.In this case, that is, when the sensor is positioned at a 90 degree phase angle, the pulse signal generated when the screw gear 1 rotates is as shown in FIG. 3.

센서(3, 4)에서 발생하는 신호의 종류는 10, 11, 00, 01의 4가지 신호를 발생시킬 수 있어 신호의 상승 모서리 및 하강 모서리를 검출하여 신호의 레벨을 검사함으로써 신호의 4채배가 가능하다.The signal types generated by the sensors 3 and 4 can generate four signals of 10, 11, 00, and 01. By detecting the rising and falling edges of the signal and checking the signal level, four times the signal is increased. It is possible.

유량계에 근접센서 3개가 구비된 구성은 도 4 내지 6을 참조하여 설명하기로 한다.The configuration provided with three proximity sensors in the flow meter will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

도 4는 근접센서를 3개 즉 센서C(5), 센서D(6), 센서E(7)를 사용하는 구성인데, 센서의 위치는 센서C(5)를 0도에 위치시키고 센서E(7)는 240도에 위치시키며 센서D(6)는 480도에 위치시킨다.4 is a configuration using three proximity sensors, that is, the sensor C (5), the sensor D (6), the sensor E (7), the position of the sensor is to position the sensor C (5) at 0 degrees and the sensor E ( 7) is located at 240 degrees and sensor D (6) is located at 480 degrees.

이 경우 즉, 120도의 위상 각도에 센서를 위치시키는 경우 스크류 기어(1)가1회전 시 발생하는 펄스신호는 도 5에서 도시한 바와 같다.In this case, that is, when the sensor is positioned at a phase angle of 120 degrees, the pulse signal generated when the screw gear 1 rotates is as shown in FIG. 5.

센서(5, 6, 7)에서 발생하는 신호의 종류는 101, 100, 110, 010, 011, 001 의 6가지 신호를 발생시킬 수 있어 신호의 상승 모서리 및 하강 모서리를 검출하여 신호의 레벨을 검사함으로써 신호의 6채배가 가능하다.  The types of signals generated by the sensors 5, 6, and 7 can generate six signals of 101, 100, 110, 010, 011, and 001, and detect the rising and falling edges of the signal to check the signal level. By doing this, six times the signal is possible.

도 6은 센서C(5), 센서D(6), 센서E(7)의 3개의 센서가 구비된 스크류 스핀들 유량계의 구성도이다.6 is a configuration diagram of a screw spindle flowmeter equipped with three sensors, a sensor C 5, a sensor D 6, and a sensor E 7.

상기의 설명과 같이 본 발명은 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계 중 스크류 스핀들 유량계로서 스크류 기어(1)의 1회전 시 유량계에서 발생하는 펄스신호를 증가시키기 위하여 2개의 근접센서를 90도 위상 각으로 배치함으로써 90도 위상차이의 2개의 신호를 획득하고 이를 조합하여 4채배하여 4배의 주파수 신호를 획득하는 구성과, 3개의 근접센서를 0도와 240도와 480도에 위치시켜 120도 위상차이의 3개의 신호를 획득하고 이를 조합하여 6채배하여 6배의 주파수 신호를 획득하는 구성으로, 유량계에 취부되는 센서의 수를 증가시키는 뿐만 아니라 센서의 위치를 일정한 각도로 취부함으로써 채배가 가능하도록 하여 유량계의 출력펄스 수를 증가시켜 유량측정의 정밀도를 향상시키는 구성이다.As described above, the present invention is a screw spindle flowmeter of the flowmeter for measuring the flow rate of the fluid, the two proximity sensors in the 90 degree phase angle in order to increase the pulse signal generated in the flowmeter during the first rotation of the screw gear (1) By placing two signals with a 90-degree phase difference and combining them four times to obtain four times the frequency signal, and by placing three proximity sensors at 0 degrees and 240 degrees and 480 degrees, It acquires 6 signals by acquiring 6 signals and combines them to obtain 6 times the frequency signal. It increases the number of sensors attached to the flowmeter and makes it possible to collect by installing the sensor at a certain angle. It is a configuration to improve the accuracy of flow measurement by increasing the number of output pulses.

도 1은 종래 스크류 스핀들 유량계의 구성도1 is a block diagram of a conventional screw spindle flow meter

도 2는 본 발명 유량계에 근접센서 2개가 구비된 평면도2 is a plan view provided with two proximity sensors in the present invention flow meter

도 3은 본 발명 유량계의 90도 위상 각에 근접센서를 구비한 펄스신호도3 is a pulse signal diagram having a proximity sensor at a 90 degree phase angle of the present invention flow meter

도 4는 본 발명 유량계에 근접센서 3개가 구비된 평면도Figure 4 is a plan view provided with three proximity sensors in the present invention flow meter

도 5는 본 발명 유량계의 120도 위상 각에 근접센서를 구비한 펄스신호도5 is a pulse signal diagram having a proximity sensor at a 120 degree phase angle of the present invention flow meter

도 6은 본 발명 유량계에 근접센서 3개가 구비된 구성도Figure 6 is a block diagram provided with three proximity sensors in the present invention flow meter

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]

1. 스크류 기어 2. 근접센서1. Screw gear 2. Proximity sensor

3. 근접센서 A 4. 근접센서 B3. Proximity Sensor A 4. Proximity Sensor B

5. 근접센서 C 6. 근접센서 D5. Proximity sensor C 6. Proximity sensor D

7. 근접센서 E7. Proximity sensor E

Claims (2)

유체의 유량을 측정하기 위한 스크류 스핀들 유량계에 있어서,In a screw spindle flowmeter for measuring the flow rate of a fluid, 스크류 스핀들 유량계의 회전속도를 검출하기 위해 2개의 근접센서A, B(3, 4)를 구비하여 근접센서A(3)는 각도 0도에 위치시키고, 근접센서B(4)는 각도 450도에 위치시켜 4체배 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스크류 스핀들 유량계.In order to detect the rotational speed of the screw spindle flowmeter, two proximity sensors A and B (3, 4) are provided so that the proximity sensor A (3) is positioned at 0 degrees and the proximity sensor B (4) at 450 degrees. Screw spindle flow meter, characterized in that for generating a multiplication signal. 유체의 유량을 측정하기 위한 스크류 스핀들 유량계에 있어서,In a screw spindle flowmeter for measuring the flow rate of a fluid, 스크류 스핀들 유량계의 회전속도를 검출하기 위해 3개의 근접센서C, D, E(5, 6, 7)를 구비하여 근접센서C(5)는 각도 0도에 위치시키고, 근접센서E(7)는 각도 240도에 위치시키고, 근접센서D(6)는 각도 480도 위치시켜 6체배 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스크류 스핀들 유량계.In order to detect the rotational speed of the screw spindle flowmeter, three proximity sensors C, D, and E (5, 6, 7) are provided so that the proximity sensor C (5) is positioned at an angle of 0 degrees, and the proximity sensor E (7) A screw spindle flow meter, characterized in that it is located at an angle of 240 degrees, proximity sensor D (6) is positioned at an angle of 480 degrees to generate a six multiplication signal.
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